device_probe와 의존 장치 활성화 | U-Boot

QUESTION

device_probe와 의존 장치 활성화 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

DM_FLAG_ACTIVATED는 driver probe보다 먼저 설정된다. 의존 장치를 probe하는 동안 같은 장치로 재진입해도 중복 초기화하지 않도록 하는 표식이며, 이것만으로 hardware 초기화 완료를 판정하지 않는다.

ACTIVATED 비트는 probe 도중에도 설정되어 있다. driver와 후처리의 성공 반환을 따로 확인하며, fail 경로는 이 비트를 지우고 device_free()로 할당 상태를 정리한다. 이 문장을 기준으로 코드를 위에서 아래로 읽으면, 함수 이름을 외우는 대신 어느 시점에 어떤 상태를 신뢰할 수 있는지 판단할 수 있다.

STRUCTURE

객체와 주소가 놓이는 구조

그림 1. device_probe와 의존 장치 활성화에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계

입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과

01bound device

02allocated private data

03dependency providers

04active hardware

CONTRACT

이 흐름의 전제와 실패 조건

struct udevice flags / private data를 중심에 놓고 왼쪽의 입력이 어떤 검사를 거쳐 오른쪽 결과로 공개되는지 표시했다. 실제 디버깅에서는 각 블록의 주소와 크기를 로그에 대입한다.

CALL PATH

실행 흐름

그림 2. 정상 경로의 주요 호출과 상태 전달

lookup

parent probe

DM_FLAG_ACTIVATED 설정

power/pinctrl

driver probe

post-probe 또는 실패 정리

화살표는 단순 호출 순서만 뜻하지 않는다. 각 단계가 성공을 반환할 때 다음 단계가 읽을 수 있는 상태가 무엇인지 함께 확인한다. 오류 반환이 발생하면 바로 다음 화살표로 진행하지 않고 해당 단계의 정리 경로를 따라간다.

STATE LEDGER

단계별 입력과 출력

각 단계의 입력과 처리 후 바뀌는 상태를 정리한 표다. 사용 중인 소스 버전에서 다른 필드를 변경한다면 그에 맞춰 표도 수정한다.

#	단계	진입 시 신뢰할 상태	성공 뒤 남아야 할 상태	다음 소비자
01	`lookup`	부트 CPU의 동기 실행 문맥	bound device	parent probe
02	`parent probe`	lookup 완료 상태	allocated private data	DM_FLAG_ACTIVATED 설정
03	`DM_FLAG_ACTIVATED 설정`	parent probe 완료 상태	dependency providers	power/pinctrl
04	`power/pinctrl`	DM_FLAG_ACTIVATED 설정 완료 상태	active hardware	driver probe
05	`driver probe`	power/pinctrl 완료 상태	active hardware	post-probe 또는 실패 정리
06	`post-probe 또는 실패 정리`	driver probe 완료 상태	active hardware	이 단계의 처리 결과를 사용하는 코드

분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계에 잘못된 입력을 넘긴 부분부터 조사한다.

UPSTREAM SOURCE

원본 코드

아래 코드는 U-Boot v2026.07의 drivers/core/device.c에서 485-619줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commitece349ade2973e220f524ce59e59711cc919263fanchor · L485int device_probe(struct udevice *dev)

485int device_probe(struct udevice *dev)
486{
487	const struct driver *drv;
488	int ret;
489
490	if (!dev)
491		return -EINVAL;
492
493	if (dev_get_flags(dev) & DM_FLAG_ACTIVATED)
494		return 0;
495
496	ret = device_notify(dev, EVT_DM_PRE_PROBE);
497	if (ret)
498		return ret;
499
500	drv = dev->driver;
501	assert(drv);
502
503	ret = device_of_to_plat(dev);
504	if (ret)
505		goto fail;
506
507	/* Ensure all parents are probed */
508	if (dev->parent) {
509		ret = device_probe(dev->parent);
510		if (ret)
511			goto fail;
512
513		/*
514		 * The device might have already been probed during
515		 * the call to device_probe() on its parent device
516		 * (e.g. PCI bridge devices). Test the flags again
517		 * so that we don't mess up the device.
518		 */
519		if (dev_get_flags(dev) & DM_FLAG_ACTIVATED)
520			return 0;
521	}
522
523	dev_or_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);
524
525	if (CONFIG_IS_ENABLED(POWER_DOMAIN) && dev->parent &&
526	    (device_get_uclass_id(dev) != UCLASS_POWER_DOMAIN) &&
527	    !(drv->flags & DM_FLAG_DEFAULT_PD_CTRL_OFF)) {
528		ret = dev_power_domain_on(dev);
529		if (ret)
530			goto fail;
531	}
532
533	/*
534	 * Process pinctrl for everything except the root device, and
535	 * continue regardless of the result of pinctrl. Don't process pinctrl
536	 * settings for pinctrl devices since the device may not yet be
537	 * probed.
538	 *
539	 * This call can produce some non-intuitive results. For example, on an
540	 * x86 device where dev is the main PCI bus, the pinctrl device may be
541	 * child or grandchild of that bus, meaning that the child will be
542	 * probed here. If the child happens to be the P2SB and the pinctrl
543	 * device is a child of that, then both the pinctrl and P2SB will be
544	 * probed by this call. This works because the DM_FLAG_ACTIVATED flag
545	 * is set just above. However, the PCI bus' probe() method and
546	 * associated uclass methods have not yet been called.
547	 */
548	if (dev->parent && device_get_uclass_id(dev) != UCLASS_PINCTRL) {
549		ret = pinctrl_select_state(dev, "default");
550		if (ret && ret != -ENOSYS)
551			log_debug("Device '%s' failed to configure default pinctrl: %d (%s)\n",
552				  dev->name, ret, errno_str(ret));
553	}
554
555	if (CONFIG_IS_ENABLED(IOMMU) && dev->parent &&
556	    (device_get_uclass_id(dev) != UCLASS_IOMMU)) {
557		ret = dev_iommu_enable(dev);
558		if (ret)
559			goto fail;
560	}
561
562	ret = device_get_dma_constraints(dev);
563	if (ret)
564		goto fail;
565
566	ret = uclass_pre_probe_device(dev);
567	if (ret)
568		goto fail;
569
570	if (dev->parent && dev->parent->driver->child_pre_probe) {
571		ret = dev->parent->driver->child_pre_probe(dev);
572		if (ret)
573			goto fail;
574	}
575
576	/* Only handle devices that have a valid ofnode */
577	if (dev_has_ofnode(dev)) {
578		/*
579		 * Process 'assigned-{clocks/clock-parents/clock-rates}'
580		 * properties
581		 */
582		ret = clk_set_defaults(dev, CLK_DEFAULTS_PRE);
583		if (ret)
584			goto fail;
585	}
586
587	if (drv->probe) {
588		ret = drv->probe(dev);
589		if (ret)
590			goto fail;
591	}
592
593	ret = uclass_post_probe_device(dev);
594	if (ret)
595		goto fail_uclass;
596
597	if (dev->parent && device_get_uclass_id(dev) == UCLASS_PINCTRL) {
598		ret = pinctrl_select_state(dev, "default");
599		if (ret && ret != -ENOSYS)
600			log_debug("Device '%s' failed to configure default pinctrl: %d (%s)\n",
601				  dev->name, ret, errno_str(ret));
602	}
603
604	ret = device_notify(dev, EVT_DM_POST_PROBE);
605	if (ret)
606		goto fail_event;
607
608	return 0;
609fail_event:
610fail_uclass:
611	if (device_remove(dev, DM_REMOVE_NORMAL)) {
612		dm_warn("%s: Device '%s' failed to remove on error path\n",
613			__func__, dev->name);
614	}
615fail:
616	dev_bic_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);
617
618	device_free(dev);
619

READING CONTRACT

발췌 범위와 읽기 기준

원문 485-619줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int device_probe(struct udevice *dev)은 L485에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

523 dev_or_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);

parent probe 이후, power-domain·pinctrl·driver probe보다 앞서 재진입 방지 표식을 세운다. 아래 주석의 PCI bus/P2SB 사례가 이 순서를 설명한다.

588 ret = drv->probe(dev);

장치 driver의 실제 probe callback을 호출한다. ACTIVATED는 이미 설정되어 있으므로 callback 성공 여부는 ret로 따로 판단한다.

616 dev_bic_flags(dev, DM_FLAG_ACTIVATED);

오류 경로가 공통으로 도달하는 fail 지점에서 활성 표식을 제거한다. 뒤의 device_free()와 함께 실패한 probe 상태를 정리한다.

DETAILS

내부 동작을 더 깊게 읽기

진입 조건을 먼저 고정한다

lookup에서 들어온 실행은 부트 CPU의 동기 실행 문맥에 놓여 있다. 이때 interrupt, MMU/cache, stack, heap 중 무엇이 이미 준비되었는지 소스의 호출자까지 올라가 확인한다. 같은 함수라도 SPL, relocation 전후, app thread처럼 호출 문맥이 달라지면 허용되는 API와 지연 시간이 달라진다.

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 struct udevice flags / private data다. 메모리를 확보한 시점, 필드를 채운 시점, 전역 list나 다른 subsystem에 공개한 시점을 구분한다. 공개 뒤 오류가 발생한다면 목록에서 제거하고 child, buffer, reference를 역순으로 정리하는지 확인한다.

빌드 산출물 관점에서는 최종 부트로더 이미지 안에 해당 symbol과 section이 실제로 포함되었는지도 map과 objdump로 검증한다.

주소, 크기와 정렬을 계산한다

부트 코드에서는 주소 계산 오류를 주의해야 한다. 원본과 목적지의 주소 범위, 헤더에 기록된 데이터 크기, 블록·페이지 단위를 표로 정리하고 각 구간의 끝 주소를 계산한다. 끝 주소가 start + size - 1처럼 마지막 바이트를 가리키는지, 구간 바로 다음 주소를 가리키는지는 API 규약에서 확인한다.

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

parent probe → DM_FLAG_ACTIVATED 설정 → power/pinctrl → driver probe 구간에서는 부분 초기화 상태가 생길 수 있다. flag, list insertion, callback 등록, storage write 완료 중 무엇이 성공의 기준인지 찾는다. hardware write나 DMA가 포함되면 함수 반환과 장치 완료가 같은 시점인지도 확인한다.

다른 CPU, 인터럽트 처리기, USB 완료 콜백, 셸 명령에서도 이 상태를 읽는다면 메모리 접근 순서와 잠금 범위를 함께 확인한다.

제어권을 넘기기 전에 확인할 조건을 정리한다

정상 경로는 post-probe 또는 실패 정리에서 끝난다. 이 단계가 함수 반환인지, scheduler 전환인지, 다른 image로의 비복귀 분기인지 구분한다. 비복귀 handoff라면 cache clean/invalidate, interrupt disable, 장치 quiesce, argument register와 FDT 또는 image address가 최종 점검 항목이다.

호출한 함수로 돌아오는 경로라면 오류와 일부 처리만 완료된 상태를 구분하는지 확인한다. 이어서 다음 후보를 시도할지, 복구 절차를 실행할지 살펴본다.

IMPLEMENTATION NOTES

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

probe 전에는 parent와 provider가 먼저 활성화된다

device probe는 단순히 driver callback 하나를 호출하지 않는다. parent probe, uclass pre-probe, power domain, clock, reset, pinctrl 같은 의존 자원을 준비한 뒤 driver probe로 들어갈 수 있으므로 실패 stack의 가장 아래 callback만 보면 원인을 놓친다.

provider가 아직 bind되지 않은 경우와 probe가 실패한 경우의 return code를 구분한다. bootloader는 Linux처럼 무제한 deferred probe를 보장하지 않으므로 재시도 주체가 command인지 framework인지 확인한다.

ACTIVE flag는 모든 필드가 공개된 뒤 세운다

driver private data, uclass private data와 resource가 준비되기 전에 active 상태가 보이면 다른 lookup이 부분 객체를 사용할 수 있다. 반대로 callback 성공 뒤 flag 설정 전에 오류가 나면 remove 경로가 어떤 resource를 정리해야 하는지 모호해진다.

probe 실패 후 dev->driver_data, private pointer, clock enable과 child list가 이전 상태로 돌아가는지 재시도 전후를 비교한다.

장치 지연은 누적 경로로 측정한다

storage나 USB probe 지연은 parent bus, regulator, PHY, reset timeout이 합쳐진 결과다. device 하나의 총 시간뿐 아니라 단계별 timestamp와 return code를 남겨 latency 상한을 만든다.

존재하지 않는 optional device의 timeout이 매 boot 반복되는지, 실패한 device가 bootflow scan마다 다시 probe되는지도 확인한다.

OBJECT LIFETIME

객체와 수명

대상	만들어지는 시점	유효 범위	확인할 조건
`struct udevice flags / private data`	parent probe	post-probe 또는 실패 정리 또는 오류 정리 완료까지	진입 전제와 상태 계약
입력 buffer / metadata	lookup	parse와 검증이 끝날 때까지	길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptor	DM_FLAG_ACTIVATED 설정	하위 시스템을 종료하거나 다음 이미지에 제어권을 넘길 때까지	중복 등록, 해제된 객체를 가리키는 포인터, 오류 후 자원 정리
hardware 또는 persistent state	실제 write/probe가 완료된 뒤	reset 또는 명시적 해제·갱신까지	쓰기 완료, 시간 초과, 전원 차단, 이전 상태 복원
`최종 부트로더 이미지`	link/image 생성 시점	다음 stage가 새 image로 교체할 때까지	적재 주소, 진입점, 섹션, 헤더의 일치 여부

FAILURE PATH

실패 지점과 증상

#	조건	관찰되는 증상	먼저 볼 단계
01	clock provider 미probe	-ENODEV	parent probe
02	probe 중 재귀 순환	stack 또는 deadlock	DM_FLAG_ACTIVATED 설정
03	오류 unwind 누락	regulator가 켜진 채 남음	power/pinctrl

로그가 끊긴 함수뿐 아니라 그 함수에 주소, 크기, 플래그를 전달한 앞 단계도 조사한다. 오류 처리 후 등록된 객체나 하드웨어 설정이 그대로 남아 있는지도 확인한다.

EVIDENCE

소스 밖에서 확인할 증거

소스에서 파악한 동작을 실제 빌드 결과와 대상 보드의 로그로 확인한다. 아래 명령의 보드 이름과 툴체인 접두사는 사용 중인 빌드 환경에 맞게 바꾼다.

#	목적	명령 또는 계측	판정 기준
01	전처리 결과	`make <board>_defconfig && make V=1`	선택된 CONFIG와 실제 compile/link 명령을 보관한다.
02	symbol과 section	`${CROSS_COMPILE}nm -n u-boot \| grep 'int device_probe'`	symbol 주소가 기대한 stage와 image에 들어갔는지 확인한다.
03	어셈블리 대조	`${CROSS_COMPILE}objdump -drS u-boot`	C 한 줄이 실제 branch, relocation, memory access로 어떻게 바뀌었는지 본다.
04	주소 배치	`bdinfo`	relocaddr, malloc, FDT, stack과 DRAM bank 주소를 한 번에 기록한다.
05	runtime 관찰	`dm tree; dm uclass; printenv`	driver model과 환경이 이 단계에서 실제로 공개되었는지 확인한다.

LAB

직접 확인할 실험

01
dm uclass와 dm tree를 probe 전후 비교
parent probe 진입 전후에 bound device의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
02
provider probe 실패를 주입해 반환 경로 확인
DM_FLAG_ACTIVATED 설정 진입 전후에 allocated private data의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.
03
probe callback 시간 측정
power/pinctrl 진입 전후에 dependency providers의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

PRIMARY REFERENCES

원문과 다음 글

drivers/core/device.cv2026.07 원본 파일 U-Boot source tree기준 commit ece349ade297